水利泵站节能系统的设计与算法优化研究

发布时间：2020-06-20 23:21

【摘要】：随着城市化速度的加快,城镇对于水系统的管理调度要求也日益提高。其中泵站工程需要消耗大量的资源和时间,而我国多数泵站都存在运行效率低、资源浪费的弊端。因此,对泵站节能经济运行的研究是一个重要的研究方向。本文以常熟水利枢纽为背景,设计了一套水利泵站的节能信息系统。管理员给定扬程和流量的情况下,系统可以给出泵站节能经济运行的开机方案,使得泵站的能耗减小效率提升,实现效益最大化。本文具体工作如下:(1)对常见的泵站经济运行准则进行分析,建立本文泵站节能优化的数学模型。引入领域本体的概念,关联泵站运行基本要素之间的层级关系,构建泵站经济运行的领域本体。再基于Jena平台调用构建的泵站本体并自定义节能规则库对开机组合进行推理,使得在已知扬程和目标流量的情况下,平台能够推理出满足条件且泵站经济运行的最佳的开机组合。(2)介绍模拟退火算法的基本原理,并将其与传统粒子群算法结合,改进之后的模拟退火粒子群算法可以弥补传统粒子群算法易陷入局部最优的弊端。基于常熟水利枢纽的实际工况数据,用cftool工具对泵机的性能曲线进行拟合,得出各个角度下扬程流量和流量效率方程。然后利用改进的粒子群算法对推理出的开机组合的开机角度进行求解,得出泵机节能运行的最佳开机方案。分析了标准粒子群算法的优缺点,并将其与优化算法进行对比,体现出优化算法的节能优势。(3)论述BP神经网络基本结构和原理,并建立泵站的神经网络模型。利用该模型对上文中优化的开机方案进行训练,使得在相似扬程流量的工况下,神经网络可以快速预测出优化方案和机组功率,实现泵站的实时优化。(4)设计了一套水利泵站节能系统,在给定扬程和目标流量下进行试验,该系统可以提供泵站节能运行的开机组合。通过前端界面登录可以查询优化结果,并且可以进行历史开机方案查询和日志编写等操作。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP311.52;TP18;TV675
【图文】：

常熟枢纽全年引水量为 7.82 亿立方米，为流域和供水安全提供了保障。图 1.1 为望虞河水利枢纽近十年的引水排水量。图1.1 望虞河常熟枢纽近十年引水排水量统计图

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本文编号：2723117